Влияние мезорельефа на деформации земной поверхности при подработке города Кировское Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 622.837:622.838

Л. А. Иванова, Ф. М. Голубев, Н. С Федосова

ВЛИЯНИЕ МЕЗОРЕЛЬЕФА НА ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОДРАБОТКЕ ГОРОДА КИРОВСКОЕ

На основании обобщения и анализа имеющихся инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности при отработке 9-ой, 10-й и 11-й западных лав пласта 14 (блок 4) ГУП ДНР «Шахта Комсомолец Донбасса» в городе Кировское и результатов прогноза деформаций земной поверхности установлено смещение точки фактических максимальных оседаний на 100-120 м от прогнозных и увеличение мульды сдвижения на 1020 % в сторону мезорельефа земной поверхности.

Ключевые слова: мезорельеф, деформации земной поверхности.

Введение. В настоящее время большое количество зданий и сооружений в городах Донецкой Народной Республики получили значительные повреждения от влияния деформаций земной поверхности, вызванных ведением горных работ под застроенной территорией.

Особое внимание следует уделять зданиям, расположенным на склонах мезорельефа, так как в таких случаях кроме подработки на техническое состояние зданий воздействуют дополнительные факторы [1]-[3]. Кроме того, зона влияния горных работ может быть увеличена за счет смещения в сторону мезорельефа земной поверхности. Анализ имеющихся данных фактических инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности от многократного влияния горных работ позволяет уточнить место расположения точки с максимальными оседаниями, а также форму зоны влияния каждой горной выработки на земной поверхности. Кроме того, сравнение фактических и расчетных оседаний земной поверхности позволит уточнить методику расчета деформаций земной поверхности с учетом мезорельефа земной поверхности. Актуальность работы обусловлена необ-

ходимостью уточнения зоны влияния горных работ и соответственно распределения величин деформаций в точках мульды сдвижения на земной поверхности с мезорельефом.

Выполнено обобщение и анализ имеющихся инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности (оседаниями) при отработке 9-ой, 10-й и 11-й западных лав пласта 14 (блок 4) ГУП ДНР «Шахта Комсомолец Донбасса» в городе Кировское и сравнение фактических оседаний с прогнозными оседаниями земной поверхности при подработке по действующему нормативному документу [3].

Город Кировское расположен на горном отводе ГУП ДНР «Шахта Комсомолец Донбасса», на рассматриваемой территории имеется мезорельеф земной поверхности с перепадом отметок поверхности до 80 м вдоль ул. Шевченко. На рисунке 1 показан совмещенный план поверхности города Кировское с планом горных выработок шахты по пласту 14.

Перед отработкой 9-ой западной лавы пласта 14 (блок 4) ГУП ДНР «Шахта Комсомолец Донбасса» в г. Кировское была заложена специальная наблюдательная станция, состоящая из профильной линии реперов, заложенных вдоль ул. Шевченко (рис. 2).

Влияние горных выработок на наблюдательную станцию началось в марте-апреле 2011 г., продолжительность процесса сдвижения от влияния 9-ой западной лавы пласта 14 (блок 4) составила 9,6 месяцев, поэтому процесс сдвижения в районе наблюдательной станции закончился в начале 2012 г. Также был выполнен расчет ожидаемых оседаний земной поверхности согласно [3].

Графики фактических и расчетных оседаний земной поверхности от влияния 9-ой западной лавы пласта 14 (блок 4) показаны на рисунке 3.

Максимальное оседание земной поверхности на 11.04.2012 г. зафиксировано на репере № 13 (14-я точка наблюдения) и составило 690 мм. Реперу № 13 соответствуют расчетные точки с расчетным оседанием земной поверхности 551 мм. Согласно расчету деформаций земной поверхности в районе расположения профильной линии наблюдательной станции максимальные оседания прогнозировались в расчетной точке, соответствующей реперу № 11 профильной линии. Оседания по расчету составили 684 мм.

^сЯН 'йсм-1' 14- 1УЛ' " %-х.*

и л г ' р/ * I* -...г- ! А \ , —

Ч * ¿¿»'¡"'К*-. ^ . ^ Т ТТ^^ГТ^тта

Г4 V. '» Л Ч-^Л. Ч/ "О*« I П ' Ч V Л ф V*

■ • й7 ' /у - г - -

*?Т| * I"' I ----—„--~ 'ЯтЛЬгрнв,I ; -н^д. ^ . " «--Л.

'-.лк:л > У

в-ка 12-и^ап. лавы * Т

--^

VI** Л

V

чо

Рис. 1 - Совмещенный план поверхности г. Кировское с планом горных работ по пласту /4

н §

СЛ £ ^

Ь-. "О

О << Р ь оп ф

О м

Ь+5 ^

И к

ю1 ю1 Ю Ю

оо оо

ю м о о ю ю

Рис. 3 - Сравнение расчетных и фактических оседаний земной

поверхности при отработке 9-ой западной лавы пласта 14

Таким образом, максимальные величины расчетных и фактических оседаний практически совпали, а места их расположения на земной поверхности находятся на расстоянии 120 м друг от друга со смещением фактических максимальных оседаний в сторону мезорельефа земной поверхности и отработанной ранее 8-ой западной лавы пласта 14 (блок 4).

Перед отработкой 10-й западной лавы пласта 14 (блок 4) была продлена профильная линия специальной наблюдательной станции по улице Шевченко, где заложены дополнительные грунтовые репера.

Графики оседаний земной поверхности по результатам инструментальных наблюдений по профильной линии грунтовых реперов вдоль улицы Шевченко за период с 11.04.2012 г. по 11.06.2013 г. и график расчетных оседаний от влияния 10-й западной лавы пласта 14 (блок 4) показаны на рисунке 4.

Фактическое максимальное оседание земной поверхности на 11.06.2013 г. зафиксировано на реперах №43 и 44 и составило 621 мм и 618 мм соответственно, оседание на 14.10.2013 г. на реперах № 43 и 44 составило 669 мм и 653 мм соответственно.

По результатам выполненного расчета деформаций земной поверхности при отработке 10-й западной лавы пласта 14 максимальное оседание ожидалось в расчетных точках, расположенных в центре влияющей лавы, и составило 636 мм. Точка максимального оседания по расчету соответствует реперу № 47 (точка

наблюдения № 6) профильной линии вдоль улицы Шевченко. Смещение фактической точки максимального оседания, полученное по результатам инструментальных наблюдений, произошло в сторону мезорельефа земной поверхности и отработанной ранее в 2011 - 2012 гг. 9-й западной лавы пласта 14.

Рис. 4 - Сравнение расчетных и фактических оседаний земной поверхности при отработке 10-ой западной лавы пласта 14

Таким образом, максимальные величины расчетных и фактических оседаний близки по величине, а место их расположения на земной поверхности находится на расстоянии 100 - 120 м друг от друга, со смещением в сторону мезорельефа земной поверхности.

Перед отработкой 11-й западной лавы пласта 14 (блок 4) была продлена профильная линия специальной наблюдательной станции по улице Шевченко, где заложены дополнительные грунтовые репера.

График оседаний земной поверхности по результатам инструментальных наблюдений по профильной линии грунтовых реперов вдоль улицы Шевченко за период с 02.12.2013 г. по 16.02.2016 г. показан на рисунке 5. Максимальное оседание земной поверхности на 16.02.2016 г. зафиксировано на реперах 56 и 55 и составило 660 мм и 651 мм (точки наблюдения № 10 и № 11) соответственно.

Рис. 5 - Сравнение расчетных и фактических оседаний земной поверхности при отработке 11-ой западной лавы пласта 14

По результатам выполненного расчета деформаций земной поверхности при отработке 11-й западной лавы пласта 14 максимальное оседание составило 703 мм. Точка максимального оседания по расчету соответствует реперу № 61 (точка наблюдения № 6) профильной линии вдоль улицы Шевченко.

Таким образом, максимальные величины расчетных и фактических оседаний близки по значениям, а места их расположения на земной поверхности находятся на расстоянии 100 - 120 м друг от друга со смещением фактических максимальных оседаний в сторону мезорельефа земной поверхности и отработанной ранее 10-ой западной лавы пласта 14 (блок 4).

Выводы. На основании обобщения и анализа имеющихся данных инструментальных наблюдений за деформациями земной поверхности (оседаниями) при отработке 9-ой, 10-й и 11-й западных лав пласта /4 (блок 4) ГУП ДНР «Шахта Комсомолец Донбасса» и сравнения фактических (измеренных) оседаний земной поверхности в городе Кировское с прогнозными оседаниями земной поверхности по действующему нормативному документу [1] установлено.

1. Смещение фактической точки максимального оседания земной поверхности от расчетной (прогнозной) точки максимального оседания на 100-120 м в сторону мезорельефа земной поверхности.

2. Зона влияния горных работ (мульда сдвижения) за счет смещения в сторону мезорельефа земной поверхности увеличивается на 10-20 %, также меняется распределение значений деформаций в точках мульды сдвижения.

3. При прогнозе деформаций земной поверхности от влияния горных выработок в условиях мезорельефа земной поверхности необходимо уточнять зону влияния горных работ и распределение деформаций в точках мульды сдвижения.

Исследования проводились в ФГБНУ «РАНИМИ» в рамках государственного задания (№ госрегистрации 1023020600011-02.7.5).

ЛИТЕРАТУРА

1. Грищенков, Н. Н. Прогноз деформаций земной поверхности на подрабатываемых территориях с учетом мезорельефа [Текст] / Н. Н. Грищенков, Е. В. Блинникова // Маркшейдерский вестник: науч.-техн. произв. журн. - Москва: ОАО Гипроцветмет, 2013. - № 4. - С. 29-31.

2. Грищенков, Н. Н. Анализ деформированного состояния и меры защиты подработанных зданий города Донецка, расположенных на склонах мезорельефа. [Текст] / Л. А. Иванова, Т. И. Рахманова, Е. Т. Сушко. Труды РАНИМИ. № 12-13 (27-28). - г. Донецк, 2021. - С. 126-141.

3. Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным способом: ГСТУ 101.00159226.001 - 2003. - Введ. 01.01.2004. - К., 2004. - 128 с.

Иванова Лариса Александровна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].

Голубев Филипп Максимович, кандидат технических наук, заместитель заведующего отделом сдвижения земной поверхности и защиты подрабатываемых объектов, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк, [email protected].

Федосова Надежда Степановна, заведующий отделом патентно-лицензионной работы и стандартизации, ФГБНУ «РАНИМИ», Россия, ДНР, Донецк.

THE INFLUENCE OF MESORELIEF ON THE DEFORMATION OF THE EARTH'S SURFACE DURING THE PART-TIME WORK OF THE CITY OF KIROVSKOYE

Based on the generalization and analysis of the available instrumental observations of deformations of the Earth's surface during the development of the 9th, 10th and 11th western lavas of the l4 formation (block 4) of the State Unitary Enterprise DNR "Komsomolets Mine of Donbass" in the city of Kirovskoye and the results of the forecast of deformations of the Earth's surface, the displacement of the point of actual maximum subsidence by 100-120 m from the forecast and an increase in the mulda of displacement by 10-20 % towards the mesore-lief of the earth's surface.

Keywords: mesorelief, deformation of the Earth's surface.

Ivanova Larisa Alexandrovna, Ph. D. in Engineering Sciences, Senior Researcher at the Department of Earth Surface Displacement and Protection of Moonlit objects, RANIMI, Russia, DPR, Donetsk, [email protected].

Golubev Philip Maksimovich, Ph. D. in Engineering Sciences, Senior Researcher at the Department of Earth Surface Displacement and Protection of Moonlit objects, RANIMI, Russia, DPR, Donetsk, [email protected].

Fedosova Nadezhda Stepanovna, Head of the Department of Patent and Licensing Work and Standardization, "RANIMI", Russia, DPR, Donetsk.